ENDÜSTRİYEL BÖLGELERİN HAVA KALİTESİNE ETKİLERİNİN CALPUFF DİSPERSİYON MODELİ İLE İNCELENMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ SABRİYE ÖZGE GÖKMEN

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ENDÜSTRİYEL BÖLGELERİN HAVA KALİTESİNE ETKİLERİNİN CALPUFF DİSPERSİYON MODELİ İLE İNCELENMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ SABRİYE ÖZGE GÖKMEN Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Programı Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim HAZİRAN 2012 Programı : Herhangi Program

2

3 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ENDÜSTRİYEL BÖLGELERİN HAVA KALİTESİNE ETKİLERİNİN CALPUFF DİSPERSİYON MODELİ İLE İNCELENMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ SABRİYE ÖZGE GÖKMEN Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Programı Tez Danışmanı: Prof. Dr. KADİR ALP Anabilim Dalı : Herhangi Mühendislik, Bilim HAZİRAN 2012 Programı : Herhangi Program

4

5 İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü nün numaralı Yüksek Lisans / Doktora Öğrencisi Sabriye Özge GÖKMEN ilgili yönetmeliklerin belirlediği gerekli tüm şartları yerine getirdikten sonra hazırladığı ENDÜSTRİYEL BÖLGELERİN HAVA KALİTESİNE ETKİLERİNİN CALPUFF DİSPERSİYON MODELİ İLE İNCELENMESİ başlıklı tezini aşağıda imzaları olan jüri önünde başarı ile sunmuştur. Tez Danışmanı : Prof. Dr. Kadir ALP... İstanbul Teknik Üniversitesi Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Kadir ALP... İstanbul Teknik Üniversitesi Prof. Dr. İsmail TORÖZ... İstanbul Teknik Üniversitesi Prof. Dr. Selahattin İNCECİK... İstanbul Teknik Üniversitesi Teslim Tarihi : 03 Mayıs 2012 Savunma Tarihi : 06 Haziran 2012 iii

6 iv

7 ÖNSÖZ Yüksek lisans eğitimim boyunca yanımda olan, beni destekleyen, bilgisini esirgemeyen saygıdeğer danışman hocam Kadir ALP e, Kendisini geç tanıma fırsatı bulduğum, ama tanıdığıma çok mutlu olduğumu rahatlıkla söyleyebildiğim, danışman hocam kadar benle yakın ve ilgili davranan, hiçbir konuda arkamda olmaktan çekinmeyen saygıdeğer hocam Burçak KAYNAK a, Karşılaştığım her türlü sorunda görüşlerini aldığım, fikir danıştığım Arş. Gör. Edip AVŞAR a, Tez çalışmalarımda bana yardımını esirgemeyen Metin TINAY a, Yaşamımdaki varlığından ötürü mutluluk duyduğum, yardıma ihtiyaç duyduğum her an yanımda bulduğum değerli arkadaşım Uğur ŞAHİNKAYA ya, Hayatım boyunca her konuda en büyük destekçim olan, yaşamıma kattıkları tüm güzelliklerle birlikte çok sevdiğim ve değer verdiğim aileme teşekkürü borç bilirim. Haziran 2012 S.Özge GÖKMEN Çevre Mühendisi v

8 vi

9 İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ... v İÇİNDEKİLER... vii KISALTMALAR... ix ÇİZELGE LİSTESİ... xi ŞEKİL LİSTESİ... xiii ÖZET...xv SUMMARY...xix 1. GİRİŞ Hava Kirliliği Hava Kirliliği Kaynakları Doğal kaynaklar Orman, bitki örtüsü ve anız yangınları Yanardağ/volkan faaliyetleri Okyanus spreyleri Buharlaşma ve biyojenik kaynaklar Antropojenik (Yapay) kaynaklar Hava Kirleticileri Hava Kalitesi Yönetimi ve Mevzuattaki Yeri Hava Kalitesi Modelleri Yaygın kullanılan hava dağılım modelleri ISCST-3 (Industrial Source Complex Short Term-3) AERMOD CALPUFF (California Puff Model) EGEMER Doğalgaz Kombine Çevrim Santrali Santralin konumu Proje yeri ve etki alanının çevresel özellikleri Nüfus özellikleri İklim ve bitki örtüsü Meteorolojik durum Depremsellik Faaliyetin Açık Bir Şekilde Anlatımı Konsantrasyon bilgileri MATERYAL METOD Model Alanı CALPUFF CALMET Modülü CALPUFF Modülü CALPOST Modülü EGEMER DGKÇ SANTRALİNİN HAVA KALİTESİNE ETKİSİNİN CALPUFF MODELİ İLE BELİRLENMESİ vii

10 4. ARTAN METEOROLOJİK VERİLERİN CALPUFF MODEL SONUÇLARINA ETKİSİ ARAZİ KULLANIMI VE TOPOGRAFİK YÜKSEKLİK VERİLERİNİN MODEL SONUÇLARINA ETKİSİ Arazi Kullanım Değeri Farklılıklarının Model Sonuçlarına Etkisi CALPUFF ve ISCST3 DAĞILIM MODELLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI BİRDEN FAZLA NOKTASAL KAYNAĞIN HAVA KALİTESİNE KÜMÜLATİF ETKİSİNİN CALPUFF MODELİ İLE BELİRLENMESİ EGEMER, İSKEN, İSDEMİR Tesislerinin Hava Kalitesine Etkileri EGEMER ve İSKEN Tesislerinin Hava Kalitesine Etkisi CALPUFF MODEL SONUÇLARININ HAVA KALİTE GÖZLEM İSTASYONUNDAN ÖLÇÜLEN DEĞERLERLE KIYASLANMASI SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ viii

11 KISALTMALAR CO CO 2 CH 4 Cl CALPUFF ÇED DGKÇ EPA EPDK HKKD HKGİ H 2 S HC ISCST3 KVD KVS NO 2 PM SKHKKY SO 2 UVD UVS TKD : Karbon monoksit : Karbon dioksit : Metan : Klor : California Puf Model : Çevresel Etki Değerlendirme : Doğalgaz Kombine Çevrim : Çevre Koruma Ajansı : Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu : Hava Kirlenmesine Katkı Değeri : Hava Kalite Gözlem İstasyonu : Hidrojen Sülfür : Hidro Karbon : Industrial Source Complex Short Term : Kısa Vadeli Değer : Kısa Vadeli Sınır Değer : Azot Oksit : Partiküler Madde : Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği : Kükürt dioksit : Uzun Vadeli Değer : Uzun Vadeli Sınır Değer : Toplam Kirlenme Değeri ix

12 x

13 ÇİZELGE LİSTESİ Sayfa Çizelge 1-1 : Doğal kaynakların hava kirliliğine katkısı Çizelge 1-2 : Birincil ve ikincil hava kirleticilerinin genel sınıflandırılması Çizelge 1-3 : Hava kirleticileri Çizelge 1-4 : Atmosfere atılan toplam kütlesel debi sınır değerleri (SKHKKY-Ek-2) Çizelge 1-5 : Tesis Etki Alanında Uzun Vadeli, Kısa Vadeli Sınır Değerler ve Kademeli Azaltım Tablosu Çizelge 1-6 : Proje alanı koordinatları Çizelge 1-7 : Hatay iline ait ilçe ve köy nüfusları Çizelge 1-8 : Erzin DGKÇ Santrali Projesi teknik özellikler Çizelge 1-9 : Egemer Kombine Çevrim Santralin den kaynaklanan hava kirleticileri kütlesel debileri Çizelge 1-10 : Baca boyutları ile ilgili bilgiler Çizelge 2-1 : Çalışma alanı koordinatları Çizelge 2-2 : Çalışma alanı içerisinde yer alan hava kalite gözlem istasyonları Çizelge 2-3 : Yapılması planlanan çalışmaların genel özeti Çizelge 2-4 : CALMET için gerekli veriler Çizelge 2-5 : Çalışma alanında yer alan meteoroloji gözlem istasyonlarında durum Çizelge 2-6 : Surf.dat dosyası için seçilen meteoroloji istasyonları ve özellikleri Çizelge 2-7 : Rüzgar yön sembolleri ve derece karşılıkları Çizelge 2-8 : Calmet.inp dosyası verileri Çizelge 2-9 : Egemer DGKÇ Santarline ait baca ve konsantrasyon bilgileri Çizelge 3-1 : Uzun vadeli, kısa vadeli sınır değerler ve kademeli azatlım tablosu Çizelge 3-2 : SO 2 için UVD ve KVD değerleri (µg /m 3 ) Çizelge 3-3 : SO 2 için UVD ve KVD değerleri (µg /m 3 ) Çizelge 3-4 : 24 saatlik Maksimum konsantrasyon değerleri ve tarihi Çizelge 3-5 : NO 2 için UVD ve KVD değerleri (µg /m 3 ) Çizelge 3-6 : PM 10 için UVD ve KVD değerleri.(µg/m 3 ) Çizelge 3-7 : Maksimum konsantrasyon değerleri ve tarihi Çizelge 4-1 : km lik alan için KVD değerlerinin karşılaştırılması Çizelge 4-2 : km lik alan için UVD değerlerinin karşılaştırılması Çizelge 4-3 : Dört adet meteorolojik istasyon kullanıldığında elde edilen sonuçların tek istasyona göre kıyaslanması (%) Çizelge 5-1 : Arazi kullanımı ve yükseklik verisinin model sonuçlarına etkisi Çizelge 7-1 : Model alanı içerisinde yer alan ve yer alması planlanan bazı tesislerin listesi Çizelge 7-2 : Modellemede kullanılan emisyon kaynakları ve değerleri xi

14 Çizelge 7-3 : Yaz mevsimine ait günlük maksimum SO 2, NO 2 ve PM 10 konsantrasyon değerleri Çizelge 7-4 : Yaz mevsimine ait günlük maksimum SO 2, NO 2 ve PM 10 konsantrasyon değerleri Çizelge 7-5 : Egemer, İsken, Egemer-İsken için kısa vadeli SO 2 değerleri (µg/m 3 ). 94 Çizelge 7-6 : Egemer, İsken, Egemer-İsken için KVD değerlerinin karşılaştırılması (NO 2 için) (µg /m 3 ) Çizelge 7-7 : Egemer, İsken, Egemer-İsken için KVD değerlerinin karşılaştırılması (PM 10 için) (µg /m 3 ) Çizelge 8-1 : Çalışma alanı içerisinde yer alan hava kalite gözlem istasyonları Çizelge 8-2 : Hava kalite gözlem istasyonları ölçüm tarihleri Çizelge 8-3 : Adana-Doğankent istasyonunda ölçülen 24 saatlik ortalama konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) Çizelge 8-4 : Adana-Çatalan istasyonunda ölçülen 24 saatlik ortalama konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) Çizelge 8-5 : Osmaniye istasyonunda ölçülen 24 saatlik ortalama konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ).... Hata! Yer işareti tanımlanmamış. Çizelge 8-6 : Hatay 1 istasyonunda ölçülen 24 saatlik ortalama konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ).... Hata! Yer işareti tanımlanmamış. Çizelge 8-7 : EGEMER DGKÇ Santrali 24 saatlik maksimum konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) Çizelge 8-8 : İSKEN+İSDEMİR tesislerine ait 24 saatlik maksimum konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) Çizelge 8-9 : EGEMER+İSKEN+İSDEMİR tesislerine ait 24 saatlik maksimum konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) xii

15 ŞEKİL LİSTESİ xiii Sayfa Şekil 1-1 : Proje alanının topografik harita üzerinde gösterimi Şekil 1-2 : Proje alanı ve çevresinin uydu görüntüsü Şekil 1-3 : Hatay iline ait deprem haritası (Deprem Araştırma Dairesi) Şekil 2-1 : Proje alanı ve proje alanı içerisinde yer alan meteoroloji istasyonları Şekil 2-2 : Sıcaklık ve bağıl nem arasındaki ilişki (Schulman vd.,1979) Şekil 2-3 : Karışım yüksekliği ve zaman arasındaki ilişki (Charles vd.) Şekil 2-4 : Zamana göre karışım yüksekliği dağılımı Şekil 3-1 : Çalışma alanı arazi kullanım sınıfları Şekil 3-2 : Çalışma alanı topografik yükseklik haritası Şekil 3-3 : Kullanılan meteorolojik istasyonların lokasyonları Şekil 3-4 : Dörtyol (17962) istasyonuna ait yıllık ve mevsimsel rüzgar diyagramları Şekil 3-5 : 22 Mart 2004 tarihine ait rüzgar yönü haritası Şekil 3-6 : 22 Mart 2004 tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon haritası (µg/m 3 ) Şekil 3-7 : 15 Eylül 2004 tarihine ait rüzgar yönü haritası Şekil 3-8 : 15 Eylül 2004 tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon haritası (µg/m 3 ) Şekil 3-9 : 17 Aralık 2004 tarihine ait rüzgar yönü haritası Şekil 3-10 : 17 Aralık 2004 tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon haritası (µg /m 3 ) Şekil 3-11 : SO 2 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Ocak Haziran ) (µg /m 3 ) Şekil 3-12 : SO 2 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Temmuz-Aralık) (µg /m 3 ) Şekil 3-13 : 15 Eylül 2004 tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon haritası (µg/m 3 ) Şekil 3-14 : NO 2 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Ocak-Haziran) (µg /m 3 ) Şekil 3-15 : NO 2 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Temmuz-Aralık) (µg /m 3 ) Şekil 3-16 : 15 Eylül 2004 tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon haritası (µg/m 3 ) Şekil 3-17 : PM 10 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Ocak-Haziran) (µg /m 3 ) Şekil 3-18 : PM 10 kirleticisine ait aylık konsantrasyon dağılım haritaları (sırasıyla Temmuz-Aralık) (µg /m 3 ) Şekil 4-1 : Modelleme çalışmasında kullanılan meteorolojik istasyonlar Şekil 4-2 : Adana (17351) istasyonuna ait yıllık ve mevsimsel rüzgar diyagramları

16 Şekil 4-3 : Osmaniye (17355) istasyonuna ait yıllık ve mevsimsel rüzgar diyagramları Şekil 4-4 : Antakya (17984) istasyonuna ait yıllık ve mevsimsel rüzgar diyagramları Şekil 4-5 : 17 Aralık 2004 tarihine ait rüzgar dağılım haritaları (soldan sağa 4 istasyon -1 istasyon) (µg /m 3 ) Şekil 4-6 : 17 Aralık 2044 tarihine ait SO 2,NO 2 ve PM 10 dağılım haritaları (soldan sağa 4 istasyon -1 istasyon) (µg /m 3 ) Şekil 5-1 : 27 Aralık 2004 tarihine ait rüzgar yönü dağılım haritası (µg /m 3 ) Şekil 5-2 : 27 Aralık tarihine ait 24 saatlik ortalama konsantrasyon dağılım haritası (µg /m 3 ) Şekil 5-3 : 17 Aralık tarihine ait NO 2 konsantrasyon dağılım haritaları (µg /m 3 ) Şekil 5-4 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak SO 2 konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) (UVD) Şekil 5-5 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak SO2 konsantrasyon değerleri (µg/m3) (KVD) Şekil 5-6 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak NO 2 konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) (UVD) Şekil 5-7 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak NO 2 konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) (KVD) Şekil 5-8 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak PM 10 konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) (UVD) Şekil 5-9 : Arazi kullanım türüne bağlı olarak PM 10 konsantrasyon değerleri (µg/m 3 ) (KVD) Şekil 6-1 : 6 6km lik alan için topografik yükseklik haritası Şekil 6-2 : CALPUFF ve ISCST3 modelinde ölçülen NO 2 konsantrasyon değerleri (µg /m 3 ) (UVD) Şekil 6-3 : CALPUFF ve ISCST3 modelinde ölçülen NO 2 konsantrasyon değerleri (µg /m 3 ) (KVD) Şekil 6-4 : CALPUFF ve ISCST3 modelinde ölçülen PM 10 konsantrasyon değerleri (µg /m 3 ) (UVD) Şekil 6-5 : CALPUFF ve ISCST3 modelinde ölçülen PM 10 konsantrasyon değerleri (µg /m 3 ) (KVD) Şekil 7-1 : Modelleme kullanılan tesisler ve konumları Şekil 8-1 : Hava kalite gözlem istasyonlarının çalışma alanı içerisindeki konumları xiv

17 ENDÜSTRİYEL BÖLGELERİN HAVA KALİTESİNE ETKİLERİNİN CALPUFF DİSPERSİYON MODELİ İLE İNCELENMESİ ÖZET Ülkemizde enerji ihtiyacı hızla artmakta olup, bu ihtiyacı karşılamak amacıyla çeşitli enerji yatırımları da hız kazanmıştır. Yatırım maliyetlerinin düşük olması, hammadde temininin kolay olması vb. faktörler bir araya geldiğinde ülkemizde yatırımların başında kömür ve/veya doğalgaz ile çalışan santrallerin geldiği görülmektedir. Bu yatırımlar yapılırken konum olarak daha çok deniz kıyısına şeridi olan şehirler tercih edilmektedir. Ülkemizdeki durum incelendiğinde enerji santral yatırımlarının yoğunlaştığı bölgelerin başında Yalova, Hatay-İskenderun vb. deniz kıyısına şeridi olan bölgelerin geldiği görülmektedir. Özellikle Hatay-İskenderun bölgesindeki mevcut durum incelendiğinde bölgede çok sayıda termik santralin faaliyette olduğu ve yine birçok termik santral kurulması amacıyla Çevresel Etki Değerlendirme (ÇED) Raporu, Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK) lisans başvurularının yapıldığı görülmektedir. Hatay ili, Erzin İlçesinde, 900 MWm / 882 MWe kurulu güce sahip Egemer Doğalgaz Kombine Çevrim (DGKÇ) Santrali yapılması planlanmaktadır. Santralde yakıt olarak doğalgaz kullanılacaktır. Tez çalışması kapsamında Egemer DGKÇ Santrali emisyonlarının, seçilen bir hava kirliliği modelleme programı yardımıyla ortam havasında meydana getireceği kirletici dağılım konsantrasyonu hesaplanmış olup, hava kalitesi katkı değeri belirlenmiştir. Ayrıca, bu bölgede faaliyet gösteren diğer önemli noktasal kirletici kaynaklar da göz önünde bulundurularak bölgenin toplam hava kalite değerine Egemer DGKÇ Santrali nin katkısı belirlenmiştir. Bu çalışmanın yapılabilmesi amacıyla geniş alanlarda etkin çalıştığı bilinen CALPUFF dispersiyon modeli seçilmiştir. Tez kapsamında birinci bölümde, hava kirliliği ve hava kirliliği kaynaklarından bahsedilmekte olup ülkemizde hava kalitesinin değerlendirilmesi ve korunması ile ilgili mevzuat detaylı olarak anlatılmaktadır. Yine ayrıca bu bölümde hava kalitesinin belirlenmesinde kullanılan çeşitli modellerden bahsedilmiştir. İkinci bölüme gelindiğinde ise, seçilen modelin uygulanacağı model alanından bahsedilmiş, bu alan seçilirken göz önünde bulundurulan unsurlar detaylı olarak anlatılmıştır. Model alanıyla ilgili gerekli bilgi verildikten sonra bu alanda kullanılmak üzere seçilmiş CALPUFF modeli hakkında detaylı teknik bilgi verilmiştir. Modelin çalışması için ihtiyaç duyduğu verilerden bahsedilerek bu verilerin nasıl temin edildiği yine bu bölümde detaylı olarak anlatılmıştır. EGEMER DGKÇ Santrali ne ait emisyonların CALPUFF modeli yardımıyla simule edilmesi sonucu ortaya çıkan konsantrasyon değerleri çeşitli çizelge ve şekillerle ortaya konmuş ve elde edilen değerlerin yönetmelikte belirtilen sınır değerlerle xv

18 mukayesesi yapılmıştır. EGEMER DGKÇ Santrali ne ait konsantrasyon değerlerinin yönetmelikteki yeri ve ilgili değerlendirmeler üçüncü bölümde verilmiştir. Dördüncü bölüme geçildiğinde artan meteorolojik verilerin model sonuçlarına etkisinin gözlemlenebilmesi amacıyla aynı çalışma alanı içerisinde farklı konumlarda yer alan üç adet daha meteorolojik istasyon çalışma kapsamına dahil edilmiş ve toplam dört adet yüzey istasyonu ve bir adet radyosanda istasyonu kullanılarak EGEMER DGKÇ Santrali emisyonları bir kez daha modellenmiştir. İki durum arasındaki fark çeşitli tablo ve grafiklerle ortaya konmuş ve iki durum arasındaki farkın nedenleri detaylı olarak incelenmiştir. Beşinci bölümde, konsantrasyon dağılımını etkileyen önemli parametrelerden biri olan çalışma alanına ait topografik yapının model sonuçlarına olası etkilerini görebilmek amacıyla model topografik yükseklik verileri olmadan, topografik yükseklik verileri mevcut fakat arazi kullanımı tek tip (şehir) alınarak ve aynı anda hem topografik yükseklik verisi olmadan hem de arazi kullanımı tek tip (şehir) alınarak modellenmiş olup model sonuçları ilk durumla karşılaştırılmıştır. Bu bölümde bu çalışmaya ek olarak arazi kullanımının yalnız şehir ve yalnız kırsal alan şeklinde alındığında konsantrasyon sonuçlarına etkisinin görülebilmesi için model bu iki durum için ayrı ayrı çalıştırılmış ve elde edilen değerler karşılaştırmalı olarak verilmiştir. EGEMER DGKÇ Santrali ne ait emisyonlar daha önce ISCST3 modeli yardımıyla modellenmiştir. Tez çalışması kapsamında ISCST3 modeli ile CALPUFF modelinin karşılaştırılabilmesi amacıyla ISCST3 modelinde kullanılan veriler ile CALPUFF modeli çalıştırılmış ve elde edilen sonuçlar ISCST3 den elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Modellerin birbirinden farklı sonuçlar vermesinin nedenleri altıncı bölümde incelenmiş olup, modeller hakkında detaylı teknik bilgi bu bölümde verilmiştir. Kirlilik kaynaklarının tespiti, etkin hava kalitesi yönetiminin ilk aşamasını oluşturmaktadır. Ülkemizde uygulanan yasal mevzuat gereği herhangi bir tesisinin faaliyete başlayabilmesi amacıyla hazırlanan Çevresel Etki Değerlendirme raporlarında tesise ait hava kirleticileri ile ilgili bilgi verilmekte ve bu tesisten kaynaklanan emisyonlar yine yönetmelikte belirtildiği şekilde modellenerek elde edilen değerler yönetmelikteki sınır değerlerle mukayese edilmektedir. Bu çalışmalar yapılırken sadece kurulması planlanan tesis tek bir noktasal kirletici kaynak olarak ele alınmakta olup tesis etkisinin tek başına değerlendirilmesi gerçekçi olmamaktadır. Çünkü tesisin kurulacağı bölgedeki hava kalitesi zaten içinde barındırdığı diğer fabrikalar gibi noktasal kaynaklar, trafik vb. alan kaynakları ve yine ısınma amaçlı kullanılan yakıtlardan kaynaklanan kirleticilere bağlı olarak belli bir düzeydedir ve tesisin tek başına hesaplanan hava kalitesine etkisi, diğer kirleticiler göz önünde bulundurularak hesaplanan değerden farklı olacaktır. Bu nedenle bu çalışma kapsamında yedinci bölümde modelleme alanı içerisinde yer alan diğer noktasal kirletici kaynaklar belirlenmiş, bunlardan kendi kategorisi dahilinde maksimum üretim gücüne sahip olan iki tane ek noktasal kaynak seçilerek kirleticilerin kümülatif etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Dokuzuncu bölüme gelindiğinde ise; modelden elde edilen sonuçların hava kalite gözlem istasyonlarından elde edilen sonuçlarla mukayese edilebilmesi amacıyla bölgede yer alan hava kalite gözlem istasyonları, ölçülen kirleticiler ve ölçüm yılları belirlenerek uygun bir zaman aralığı seçilmiş ve model o zaman aralığında yeniden xvi

19 çalıştırılarak elde edilen değerler hava kalite gözlem istasyonlarında ölçülen değerlerle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma neticesinde; her bir tesisin seçilen her bir hava kalite gözlem istasyonunda ölçülen değere yüzde olarak katkısı belirlenmiş, yapılması planlanmakta olan Egemer DGKÇ Santrali nin bu değere ek olacak katkısı ortaya konmuştur. Ayrıca yine bu bölümde her bir kaynak için maksimum konsantrasyon değerinin ölçüldüğü noktalar belirlenmiş, bu noktaların hali hazırda kurulu olan hava kalite gözlem istasyonlarının mevcut oldu yerlerle karşılaştırması yapılmıştır. Çalışma sonucunda hava kalitesinin belirlenmesinde önemli bir rolü olan hava kalite gözlem istasyonları kurulurken dikkat edilmesi gereken unsurlar detaylı olarak anlatılmıştır. Yapılan çalışmaların tamamında CALPUFF dispersiyon dağılım modeli kullanılmıştır. Ayrı başlık altında yapılan çalışmalarla ilk olarak CALPUFF modelinin meteorolojik verilere, arazi kullanım çeşitliliğine, topografik yükseklik bilgilerine bağlı olarak hesaplama hassasiyeti irdelenmiştir. Tez çalışmasının asıl amaçlarından olan CALPUFF dispersiyon modelinin ISCST3 modeli ile karşılaştırılması çalışması kapsamında her iki model ile ilgili yapılan teknik araştırmalar, iki modelin karşılaştırılması amacıyla ortaya konmuş çeşitli tez ve makaleler incelenmiş yapılan incelemelerde CALPUFF dispersiyon modelinin ISCST3 modeline oranla daha güvenilir sonuçlar verdiği kanısına ulaşılmıştır. Bunun nedenleri tez çalışması kapsamında detaylı olarak anlatılmıştır. Bu tez çalışmasıyla ülkemizde en yaygım kullanılan modellerden biri olan ISCST3 modelinin eksik yanları ortaya konmuş ve herhangi bir kaynağın hava kalitesine etkisinin belirlenmesinde bu modelin güvenilir tarafta yer almadığı sonucuna varılmıştır. Ülkemizde yasal mevzuat gereği izlenen izin verme sürecinde ISCST3 modelinden vazgeçilmesi bunun yerine daha sağlıklı sonuçlar veren CALPUFF gibi puff modellerin tercih edilmesi gerekliliği üzerine değerlendirmelerde bulunulmuştur. Ayrıca; yine CALPUFF dispersiyon modeli ile ISCST3 modelinin karşılaştırılması amacıyla CALPUFF modeli 6 6 km lik bir alanda çalıştırılmış ve elde edilen sonuçlar incelenmiştir. Yapılan bu çalışma neticesinde CALPUFF modelinin kısa mesafeli alanlarda doğru sonuçlar vermediği, CALPUFF modelinden en iyi verimin alınabilmesi için uzun menzilli ve uzun zamanlı modelleme seçeneklerinin kullanılması gerektiği ortaya konmuştur. Tüm bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar incelenerek gerek CALPUFF modelinin artı özelliklerinden dolayı kullanımının tercih edilmesi gerekliliği, gerekse model sonuçlarını etkileyen parametreler göz önünde bulundurularak karar verici niteliğindeki kurumların nelere dikkat etmesi gerektiği ile ilgili çıkarımlarda bulunulmuştur. xvii

20 xviii

21 INVESTIGATION OF INDUTRIAL AREAS EFFECTS ON AIR QUALITY WITH CALPUFF DISPERSION MODEL SUMMARY Since energy demands are rapidly increasing in Turkey, energy investments are escalating in order to meet this huge demand. Comparingly, investments on natural gas or coal combined cycle power plants are very common among all areas due to factors such as low investment cost, easy way of obtaining raw materials and etc. Seaside cities are mostly preferred for establishment natural gas or coal combined cycle power plants. They are mainly established in seaside cities such as Yalova, Hatay-iskenderun and etc. Especially in Hatay-İskenderun, there are so many termal power plants and EIA reports and applications to EPDK in order to build up new thermal power plants. Egemer Elektrik A.Ş. is planning to build up a natural gas combined cycle plant which has 900 MWm / 882 MWe in Erzin Hatay. Within the scope of this thesis, the emissions caused by Egemer Natural Gas Combined Cycle (NGCC) Plant are calculated with a selected air quality modelling program. With the help of the selected program, the contributions of pollutants to air pollution are determined. Moreover, the contribution of Egemer DGKÇ to total air quality in this region is determined by using CALPUFF dispersion model which works effectively in wide regions. In the first part of thesis, air pollution, its sources, estimation of air quality and the legislation for protection of air quality will be stated. Besides, some model types to estimate the air quality will be explained. In the second part of thesis, the chosen model and model area, the factors that influence my area choice will be explained in a very detailed way. After giving information about the model area, calpuff model will be stated with all technical aspects. The datas which reqiure to run the model and how they were obtained will be explained. Concentration values which were ensured by using EGEMER DGKÇ s emisions in CALPUFF model are proven with some statistical tables and figures. These outcomes and the concentration values stated in legislation are compared in the third part of the thesis. In the fourth part of this thesis, in order to observe increasing meteorologic datas s effects to model results I have added three new meteorologic stations at different locations within same area. xix

22 EGEMER NGCC plants emissions are calculated using four surface stations and one upper air station. The differences between the two conditions are listed in various tables and graphics. Reasons for the difference are explained in this chapter. One of the factors affecting the distrubition of concentration is topographic height. To understand the effects of this parameter; in model working area, the model are runned two different mode. One is no topographic height input, second is regional topographic data is available. The results of these two conditions are explain detaily. After that, to see the effect of land use categories to distrubition of concentration and the values. The model are runned with a urban land use categories and rural land use categories data. The differences between the two conditions are listed in various tables and graphics. Reasons for the difference are explained in fifth chapter. EGEMER NGCC Plants s emissios were calculated before by using the ISCST3 air quality modelling program.by running all inputs which are used in ISCST3 in CALPUFF model, I have compared both models. In the sixth part of this thesis, these two models and reasons of taking different outcomes with these two models will be explained. Also the technical information about the two models are given in this chapter. Determination of pollution sources is the first phase of the management of air quality. Accordance with legal regulations applied in our country, for the establishment of a facility, EIA reports are prepared. EIA is an obligatory report including the the impacts on environment of the plant which is planned to be built up. One of the environmental parameters whose effects should be examined is air pollution. Emissions from the facility are calculated and the calculation results are compared the regulation values. After the comparision, the decision makers allow the facility to build up if the values atre under the legistlation values. It is a fact that assuming the plant as the only polluting source is not realistic. Air quality of the area where the plant is going to be built up are affected by some elements such as other fabrics, traffic, heating fuels and etc. Nobody cannot deny that estimating the air quality by not considering the other factors is totally different than estimating the air quality by considering the other factors. Therefore, two most powerful polluting factors among all polluting factors which exist in the area where the plant is going to be built up will be taken into consideration in order to determine their cumulative effects. Estimating the effect of point sources, which emit high magnitudes of pollutants, on air quality is essential and effective air quality management practices are required for Turkey. This is especially important in the environmental impact analysis of the planned power plants. The emissions of a single power plant can be minor, however this effect should be evaluated with caution for the selected region, especially where there are other significant emissions and meteorological conditions resulted in high pollution episodes which can result in non-attainment. In this context, the effect on the local air quality of a natural gas combined cycle power plant which is planned to be located in the district of Hatay-Erzin is investigated here. The modeling domain covers an area of 130km 140km with grid xx

23 size of 2km 2km. CALPUFF Dispersion Model is used to simulate the pollutant concentrations (NO 2, SO 2 and PM 10 ) in the region for the year 2010 for the proposed power plant only and with other significant point sources. By this way, the single and cumulative effect of the proposed power plant will be investigated. The effect of the meteorological data will be investigated. The results will also be compared with ambient air pollution monitoring sites available in the domain in order to determine the contribution of the proposed power plant. CALPUFF dispersion model are used in the distrubition of all the work done. Scope of work, first the effects of using more meteorological data were determined, then how was the effect of land use categories and topographic heigts were searched. At the end of these studies CALPUFF model calculation accuracy examined. With the main purpose of the thesis is comparison of CALPUFF dispersion model and ISCST3 model, it is proven that CALPUFF dispersion model gives more accurate results than ISCST3 model by examining and reading technical research, articles, journals and academic publishments about both models. Moreover, this thesis shows that CALPUFF model should be preferred comparing to ISCST3 model since puff models gives more accurate results ISCST3 is one of the most widely used models in our country. In my thesis, technical information about ISCST3 model are given very detaily. At the end ot the research, It is concluded that, ISCST3 model is not very sensitive of calculating the air pollution concentration. Because of the giving more reliable results than ISCST3, CALPUFF model should be preferred. CALPUFF model is an ideal model for legal legislation since it has a lot of advantages. Additionally, CALPUFF model was run in a 6 6 kms land in order to compare both models. The results show that, the CALPUFF model are more reliable when it runs in wide areas or long-term. CALPUFF is a non-steady-state Lagrangian Gaussian puff model containing modules for complex terrain effects, owerwater transport, coastal interaction effects, building downwash, wet and dry removal and simple chemical transformation. Model which can simulate the effects of time and space varying meteorological conditions on pollutant transport, transformation and removal. CALPUFF can use the three dimensional meteorological fields. Also CALPUFF contains algorithms for near source effects such as a building downwash, transitional plume rise, partial plume penetration, subgrid scale terrain interactions as well as longer range effects such as pollutant removal, chemical transformation, vertical wind shear, overwater transport and coastal interaction effects. It can accommodate arbitrarily-varying point source and gridded area source emissions. Because of having positive features, CALPUFF model is preferable to use.. xxi

24 xxii

25 1. GİRİŞ Günümüzde her geçen gün artan çevre sorunlarının başında gelişmekte olan sanayi sonucunda önemi artan hava kirliliği konusu gelmektedir. Dünya nüfusunun hızla artmasına paralel olarak artan enerji kullanımı, endüstrinin gelişimi ve şehirleşmeyle ortaya çıkan hava kirliliği, insan sağlığı ve diğer canlılar üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Saf atmosfer, az veya çok miktarda büyük bölümü suni olan yabancı maddelerin havaya karışmasıyla kirlenir. Hava kirletici yabancı maddelerin atmosferdeki dağılımlarını çeşitli modeller kullanarak bilimsel çalışmalarla belirlemek oldukça önemlidir. Hava kirleticilerin dağılımın belirlenmesinde çok çeşitli modeller kullanılmaktadır. Bu modellerin seçimi, uygunluğu kirletici kaynağının türüne, çalışma alanına vb. parametrelere göre değişiklikler göstermektedir. Bu çalışma kapsamında, ülkemizde artan enerji ihtiyacına karşılık yatırımı hızla artan enerji santrallerinin en yoğunlaştığı bölgelerden biri olan Hatay-İskenderun çevresinde yapılması planlanmakta olan Egemer Doğalgaz Kombine Çevrim (DGKÇ) Santrali emisyonlarının, seçilen bir hava kirliliği modelleme programı yardımıyla ortam havasında meydana getireceği kirletici dağılımı hesaplanmış olup, hava kalitesi katkı değeri belirlenmiştir. Ayrıca, bu bölgede faaliyet gösteren diğer önemli noktasal kirletici kaynaklar da göz önünde bulundurularak bölgenin toplam hava kalite değerine Egemer DGKÇ Santrali nin katkısı belirlenmiştir. Tez çalışmasında; EPA (Çevre Koruma Ajansı) tarafından kabul görmüş karasız hal Langrangien kabarık duman (PUFF) dispersiyon modeli olan CALPUFF modeli kullanılmıştır. Daha önce EGEMER DGKÇ Santrali nin kararlı hal Gauss dispersiyon modeli olan ISCST ile modelleme çalışması yapılmıştır. Bu çalışmanın amaçlarından biri de CALPUFF modeli ile ISCST modelinin karşılaştırılmasıdır. 1

26 1.1 Hava Kirliliği Kirlilik; en genel tanımıyla herhangi bir ortam veya bileşenin doğal yapısının bozulması, değişmesi ve bu bozulma ve/veya değişmenin çevre ve/veya insanlar üzerinde olumsuz etkilere neden olacak düzeyde olması şeklinde tanımlanabilir. Varınca ya göre hava kirliliği Havanın doğal içeriğinin değişmesi, dengenin bozulmasıdır (Varınca, 2007). Atmosferde bulunan kirleticilerin insan sağlığı, bitki, yapı ve malzemelerde zararlı etkiler meydana getirecek miktar ve sürede bulunması şeklinde tanımlanabilir (Ertürk,1993). Atmosferde toz, gaz, duman, koku, su buharı şeklinde bulunabilecek kirleticilerin insan ve diğer canlılar ile eşyaya zarar verici miktara yükselmesi olarak da ifade edilebilir (Öztan, 1985) Hava kirlenmesi, temiz ya da normal olarak adlandırılan hava bileşiminde yer almayan maddelerin yada normal bileşen konsantrasyonunun üzerindeki maddelerin insan, hayvan, bitki, malzeme ve diğer çevre unsurlarına zarar verebilecek sürelerde hava içinde yer almasıdır (Alp, 1998). Geniş tanımıyla hava kirliliği; genel tanım üzerinden yapılan çıkarımla havadaki katı, sıvı ve gaz şeklindeki yabancı maddelerin ekolojik dengeye ve insan sağlığına zarar verecek miktar ve yoğunlukta bulunması ve/veya yapısına yabancı maddelerin girmesi sonucu yine insan sağlığını ve ekolojik dengeyi olumsuz biçimde etkilenmesi olarak tanımlanabilir. 1.2 Hava Kirliliği Kaynakları Hava kirliliğine neden olan kaynaklara baktığımızda bu kaynakları iki ana grup altında toplamak gerektiği görülmektedir. Bunlar; Doğal Kaynaklar Antropolojik Kaynaklar 2

27 1.2.1 Doğal kaynaklar Doğada gerçekleşen doğal olaylar sonucu ortaya çıkan maddeler hava kirlenmesine sebebiyet verebilmektedir. Doğal hava kirliliği kaynakları, insan etkisinin içinde yer almadığı doğal olaylar sonucu ortaya çıkan kirleticilerdir. Hava kirlenmesine neden olan doğal kaynakları şöyle sıralayabiliriz; - Orman, bitki örtüsü ve anız yangınları - Yanardağ/volkan faaliyetleri - Okyanus spreyleri - Buharlaşma ve biyojenik kaynaklar Orman, bitki örtüsü ve anız yangınları Ülkemizde orman arazileri çeşitli nedenlerle çok sık yangınlara maruz kalmaktadır. Orman yangınları asılı partikül madde olarak oldukça yüksek bir kirletici özelliğe sahiptir. Orman yangınları nedeniyle atmosfere yüksek yoğunlukta kirletici salınımı gerçekleşmektedir. Ülkemizde anız yangınları da çok sık karşımıza çıkan bir olgudur. Çoğu yerde resmi makamlarca yakılması yasaklanmasına rağmen anız yakmak; ikinci ürün ekmek, üst üste tahıl ekilişinde daha kolay sürüm yapmak gibi nedenlerle arazi sahipleri tarafından sıklıkça başvurulan bir yöntemdir. Anız yangınları tıpkı orman yangınları gibi atmosfere yüksek konsantrasyonda kirletici yayılmasına sebep olan bir faaliyettir Yanardağ/volkan faaliyetleri Volkan ve yanardağlar önemli miktarda kükürt dioksit (SO 2 ) ve partikül madde (PM) yayan doğal kirleticilerdir. Patlamalar yoluyla ortaya çıkan zengin ve çeşitli gazlar atmosfere katılarak geniş alanlara yayılır. Rastgele zamanlarda ya da sürekli kirletici gaz yayma potansiyeli bulunan volkan ve yanardağlar atmosferin dengesini olumsuz yönde etkilediği için doğal kirletici kaynaklar arasında yerini alır. 3

28 Okyanus spreyleri Okyanus ve denizler üzerinde tuz spreyleri meydana gelir ve bu tuz spreyleri hava akımının etkisi ile atmosfere karışarak hava kirliliğine neden olur Buharlaşma ve biyojenik kaynaklar Buharlaşma yolu ile havaya karışan eser gazlar atmosferde yayılarak hava kirliliğine neden olmaktadır. Biyojenik kaynaklar ise hidrojen ve karbon temelli gazlar olup fotosentez vb. metabolik faaliyetlerden salınabilmektedir. Aşağıda Çizelge 1-1 de doğal kaynakların hava kirliliğine katkısı belirtilmiştir. Kaynak Çizelge 1-1 : Doğal kaynakların hava kirliliğine katkısı. Orman, bitki örtüsü ve anız yangınları Yanardağ/volkan faaliyetleri Okyanus spreyleri Buharlaşma ve biyojenik kaynaklar Katkısı Karbon monoksit (CO), karbon dioksit (CO 2 ), azot oksit, partiküler madde Kükürt dioksit (SO 2 ), partiküler madde (PM) Partiküler madde (PM) Kükürt dioksit (SO 2 ), hidrojen sülfür (H 2 S), metan (CH 4 ), karbon dioksit (CO 2 ), klor (Cl) Antropojenik (Yapay) kaynaklar Yapay kaynaklar; insanların faaliyetleri sonucu oluşan kaynaklardır. Yapay kaynakları; sabit kaynaklar ve hareketli kaynaklar olarak ikiye ayırmak mümkündür. Sabit Kaynaklar: Katı, sıvı, gaz yakıtların yakılması sonucu emisyon kirliliğine neden olan eylemler ile herhangi bir üretim prosesinden bir baca yardımıyla atmosfere kirleticilerin salındığı faaliyetler sabit kaynaklar arasında sayılabilir. Konutların ısıtılması, sanayi kuruluşları sabit kaynaklara örnek olarak verilebilir. Konutların ısıtılması amacıyla kullanılan yakıtların yanmasıyla SO 2, CO, hidrokarbon (HC) lar ve PM ler atmosfere salınan ana kirleticilerdir. Sanayi kuruluşlarına bakıldığında ise; sanayi kuruluşları çeşitli kirletici gazları baca aracılığıyla atmosfere salmaktadır. Önemli derecede hava kirliliğine neden olan sanayi kuruluşlarının başında termik santraller, kömür üretimi, çimento fabrikaları, demir çelik ve metal endüstrisi yer almaktadır. 4

29 Hareketli Kaynaklar: Kara, deniz ve hava taşımacılığından çıkan kirleticiler yapay kirletici kaynaklar arasında önemli bir yere sahiptir. Taşımacılıkta mazot, benzin veya jet yakıtı gibi yakıtlar tüketilmekte, taşıtların egzozları aracılığıyla atmosfere verilen kirleticiler yanma ürünlerinin benzeridir. 1.3 Hava Kirleticileri Hava kirleticilerini atmosferde yer alış durumları ve fiziksel özelliklerine göre ayrı ayrı sınıflandırmak mümkündür. Atmosferde yer alış durumlarına göre kirleticiler; birincil ve ikinciler kirleticiler olarak kategorilendirilir. Birincil kirleticiler olarak adlandırdığımız kirleticiler kaynaktan direk olarak atmosfere verilen kirleticilerdir. İkincil kirleticiler ise; birincil kirleticilerle atmosferde bulunan birtakım kimyasal maddelerin reaksiyonu neticesinde ortaya çıkanlardır (Wark vd; 1998). Aşağıda Çizelge 1-2 de birincil ve ikincil hava kirleticilerinin genel tasnifi görülmektedir. Çizelge 1-2 : Birincil ve ikincil hava kirleticilerinin genel sınıflandırılması. Sınıf Birincil kirleticiler İkincil kirleticiler Kükürtlü bileşikler SO 2, H 2 S SO 3, H 2 SO 4, sülfatlı bileşikler Organik bileşikler C 1 -C 5 bileşikleri Ketonlar, aldehitler, asitler Azot bileşikleri NO, NH 3 NO 2, NO 3 bileşikleri Karbonun oksitleri CO, CO 2 Yok Halojenler HCl, HF Yok Fotokimyasal Oksidantlar (Ozon, PAN, NO 2 ) Fiziksel durumlarına göre ise kirleticiler; gaz ve partikül halindeki kirleticiler olmak üzere yine ikiye ayrılmaktadır. Aşağıda Çizelge 1-3 de hava kirleticileri görülmektedir. Çizelge 1-3 : Hava kirleticileri. Hava Kirleticileri Gazlar Kükürtdioksit (SO 2 ), azot oksit (NO x ), hidrokarbonlar, karbonmonoksit (CO) Partiküler Maddeler Toz, duman, füme, uçucu kül, mist, aerosoller Gaz halindeki kirleticiler; yanma, sanayi tesisleri ve doğal kaynaklardan kaynaklanmaktadır. Gaz kirleticilerden en önemlileri kükürtlü bileşikler, azotlu bileşikler, karbonlu bileşikler ve halojen bileşiklerdir. 5

30 Partiküler halindeki kirleticiler ise; yanma, sanayi prosesleri ve doğal kaynaklardan atmosfere verilen katı veya sıvı halde bulunabilen maddelerdir. 1.4 Hava Kalitesi Yönetimi ve Mevzuattaki Yeri Türkiye de hava kalitesi Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından 3 Temmuz 2009 tarih ve sayılı resmi gazetede yayımlanarak yürürlüğe giren Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliği Kontrol Yönetmeliği (SKHKKY) hükümlerine göre sağlanır. Bu yönetmeliğin amacı, sanayi ve enerji üretim tesislerinin faaliyeti sonucu atmosfere yayılan is, duman, toz, gaz, buhar ve aerosol halindeki emisyonları kontrol altına almak; insanı ve çevresini hava alıcı ortamındaki kirlenmelerden doğacak tehlikelerden korumak; hava kirlenmeleri sebebiyle çevrede ortaya çıkan umuma ve komşuluk münasebetlerine önemli zararlar veren olumsuz etkileri gidermek ve bu etkilerin ortaya çıkmamasını sağlamaktır (SKHKKY, 2009). Ayrıca 6 Haziran 2008 tarih ve sayılı resmi gazetede yayımlanarak yürürlüğe giren Hava Kalitesi Değerlendirme ve Yönetimi Yönetmeliği ile hava kirliliğinin çevre ve insan sağlığı üzerindeki etkilerini önlemek için hava kalitesi hedeflerini tanımlamak ve oluşturmak amaçlanmıştır. Yönetmelikte yer alan bazı önemli tanımlar şu şekildedir; Tesis Etki Alanı: Emisyonların merkezinden itibaren SKHKKY Ek 4 te verilen esaslara göre tespit edilmiş baca yüksekliklerinin 50 (elli) katı yarıçapa sahip alan, tesis etki alanıdır. Zeminden itibaren emisyonların efektif yüksekliği ( h+h) 30 m den daha az olan tesislerde, tesis etki alanı, bir kenar uzunluğu 2 km olan kare şeklindeki alandır. Baca dışı emisyon kaynaklarının (alan kaynak) yüzey dağılımı 0,04 km 2 den büyükse, tesis etki alanı, alan kaynak karenin ortasında olmak üzere bir kenar uzunluğu 2 km olan kare şeklindeki alandır. Emisyon kaynaklarının yüzeydeki dağılımının tespitinde tesisin etki alanı esas alınır. Kısa Vadeli Değer (KVD): Maksimum günlük ortalama değerler veya istatistik olarak bütün ölçüm sonuçları sayısal değerlerinin büyüklüğüne göre dizildiğinde, ölçüm sonuçlarının % 95 ine tekabül eden değeri, çöken tozlar için farklı olarak aşılmaması gereken maksimum aylık ortalama değerleri, Kısa Vadeli Sınır Değer (KVS): Maksimum günlük ortalama değerleri veya sayısal değerlerinin büyüklüğüne göre dizildiğinde, istatistik olarak bütün ölçüm 6

31 sonuçlarının % 95 ine tekabül eden değer olan ve SKHKKY Ek-2 Tablo 2.2 de verilen değeri aşmaması gereken değeri, Kritik Bölge: Bir yıl boyunca yapılan hava kalitesi ölçüm sonuçlarına göre kısa vadeli sınır değerlerin en az on beş gün aşıldığı yerleri, Uzun Vadeli Değer (UVD): Yapılan bütün ölçüm sonuçlarının aritmetik ortalaması olan değeri, Uzun Vadeli Sınır Değer (UVS): Yapılan bütün ölçüm sonuçlarının aritmetik ortalaması olan, SKHKKY Ek-2 Tablo 2.2 de verilen değeri aşmaması gereken değeri Toplam Kirlenme Değeri (TKD): Tesis etki alanı içinde hesaplanmış Hava Kirlenmesine Katkı Değeri (HKKD) ile ölçüm veya hesapla bulunan Uzun Vadeli Değerin (UVD) toplamından, yeni kurulacak tesisler için teşkil edilir. TKD= HKKD + UVD Hava Kirlenmesine Katkı Değeri (HKKD): Tesis etki alanı içinde her bir inceleme alanındaki tüm tepe noktalarında ve bütün yayılma durumları için hesaplanan değerin aritmetik ortalamasıdır. Bu değer, Meteoroloji Genel Müdürlüğünden saatlik meteorolojik verilerin alınabilmesi halinde saatlik, yoksa günlük, aylık ve yıllık olarak hesaplanır. SKHKKY Ek.2 Tablo 2.1 e göre tesisten atmosfere atılan toplam kütlesel debiler aşağıda Çizelge 1-4 de yer alan sınır değerleri aşmamalıdır. Çizelge 1-4 : Atmosfere atılan toplam kütlesel debi sınır değerleri (SKHKKY-Ek-2). Karbonmonoksit (bacalardan) 500 kg/saat Kükürtdioksit (bacalardan) 60 kg/ saat Azotdioksit (bacalardan) 40 kg/saat Toz (bacalardan) 10 kg/saat Eğer; işletmede bulunan ve/veya yeni kurulacak tesislerin bütünü için yukarıdaki sınır değerlerin aşılması halinde tesis etki alanında işletmenin kirleticiliğinin değerlendirilmesi amacıyla uluslararası kabul görmüş bir dağılım modeli kullanılarak, hava kirlenmesine katkı değerinin hesaplanması gerekmektedir. 7

32 Tesis etki alanında emisyonların Hava Kirlenmesi Katkı Değeri (HKKD) mümkünse saatlik, aksi takdirde, günlük, aylık ve yıllık olarak hesaplanır. Mevcut tesis için aylık olarak hesaplanmış Hava Kirlenmesine Katkı Değerlerinin (HKKD) en yüksek olduğu farklı inceleme alanlarında her bir inceleme alanında bir istasyon olmak üzere en az iki istasyon kurularak bir ay süre ile sürekli olarak hava kalitesi ölçümleri yapılır. Aşağıda Çizelge 1-5 de SKHKKY ne göre tesis etki alanında uzun vadeli, kısa vadeli sınır değerler ve yıllara göre kademeli azaltım tablosu gösterilmektedir. Çizelge 1-5 : Tesis Etki Alanında Uzun Vadeli, Kısa Vadeli Sınır Değerler ve Kademeli Azaltım Tablosu. Parametre Süre Sınır değer [µg/m 3 ] 8 YIL SO 2 Saatlik KVS 400* Hedef Sınır Değer (Yıllık Aritmetik Ortalama) UVS UVS 60** NO 2 KVS Havada Asılı Partikül Madde (PM 10 ) UVS 100* KVS 300* UVS 150* UVS UVS 350* Bu değerler tarihine kadar geçerlidir tarihinden sonra ilgili mevzuata göre tekrar düzenlenecektir. *Sınır değer 2014 yılı hedeflerine ulaşılana kadar yıllık eşit olarak azaltılacaktır. ** Hassas hayvanların, bitkilerin ve nesnelerin korunması için 1.5 Hava Kalitesi Modelleri Kurulması planlanan yeni tesislerde ya da kurulu tesislerde faaliyetin genişletilmesi amacıyla üretim hattına yapılacak ek proseslerden kaynaklanan hava kirletici emisyonlarının yönetmeliklerde belirtilen sınır değerlere uygunluğunun kontrol

33 edilebilmesi amacıyla hava kirliliği etki değerlendirmesinin yapılması gerekmektedir. Çeşitli kaynakların hava kirliliği etki değerlendirilmesi, hava kalitesi modeller yardımıyla tahmin edilebilir (Ertürk, 2003). Modeller kurulması planlanan yeni bir kaynağın o ortamdaki hava kalitesi standartlarının aşılmasına neden olup olmayacağını belirlemek amacıyla kullanılmasının yanı sıra gelecekteki kirletici konsantrasyonlarının öngörülmesine de olanak verir. Modeller yardımıyla kirleticilerin bir yerden bir yere gidişi kütle korunumu yasası göz önünde bulundurularak izlenebilmektedir. Kirleticilerin atmosfer içerisinde dağılımları birden fazla parametreye bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Modeller kirleticilerin dağılımı hesaplayabilmek için genelde iki tür veriye ihtiyaç duyarlar. Bunlardan ilki, dağılımı hesaplanacak olan kirletici kaynaktan gelen kirleticinin emisyon miktarıdır. İkincisi ise; kirleticinin yayılımı boyunca maruz kalacağı atmosferik koşullardır. Atmosferik koşulların sağlıklı bir biçimde ele alınabilmesi için rüzgar, sıcaklık, yağış miktarı vb. meteorolojik parametreleri tahmin edecek bir meteorolojik modelin yanı sıra dağılacak olan kirleticilerin kimyasal oluşumunu tahmin edecek bir atmosferik kimya modeli ile meteorolojik model birleştirildiğinde etkin bir hava kalitesi modeli elde edilmiş olur. Meteorolojik ve emisyon verilerinin modele girdi olarak verilmesinden sonra, matematik ifadelerle kirleticilerin atmosferdeki taşınım ve dispersiyonu veya kimyasal ve fiziksel dönüşümleri ve uzaklaştırılma prosesleri model vasıtası ile simüle edilir. (Ertürk, 2003). Modellemede 5 temel yaklaşım bulunmaktadır (Demirarslan vd., 2008). Bunlar; 1. Kutu (Box) Modellemesi: Hava kalite modellemesinde kullanılan en basit modelleme çeşididir. Bu model, kirleticilerin, sabit hacimdeki üç boyutlu bir kutu (dikdörtgen) için üniform olarak karıştığı varsayımına dayanmaktadır (Ertürk; 2003). Bu yaklaşımda atmosfer bir kutu olarak düşünülmekte olup, bu model atmosferin tamamında yapılan modellemeye nazaran daha iyi sonuçlar verebilmektedir. Çünkü kutu modellemesinde atmosfer olayları bir kutu içerisinde birleştirilmiştir. Bu yaklaşımda kutu içerisinde gazların üniform olarak dağıldığı ve homojen bir şekilde karıştığı kabul edilmektedir. Bu varsayımlar modeli basit ve sınırlı hale getirmektedir. 9

34 2. Gauss Modellemesi: Bu modelleme türü hava kalite modelleri içerisinde en yaygın olarak kullanılan modeldir. Bu yaklaşımda kirleticilerin Gaussian dağılım eşitliği ile dağıldığı varsayılmaktadır. Gaussian Dağılımı, izin verilen proseslerde, emisyon kaynağının çevresindeki kirletici konsantrasyonunu tahmin etmede kullanılır Bu model, kaynaktan verilen kirleticinin atmosferde yayılımını karakterize etmek için matematiksel formülasyonlardan yararlanır. Gauss modelinde kirleticilerin adversiyonu ve difüzyonu incelenebilmekte ve kirleticilerin yaş ve kuru depozisyonları ile hızlı kimyasal reaksiyonları gözlenebilmektedir. 3. Lagrangian Modellemesi: Lagrangian modellemesi genel olarak kutu modellemesine benzemekte olup, tıpkı kutu modellemelerinde de olduğu gibi kirletici konsatrasyonlarını bir kutu içinde varsayarak modellemektedir. Kararlı olmayan meteorolojik durumlar ile, değişkenlik gösteren rüzgar yön ve hızları Lagrangian modeli yardımıyla çözülebilir. 4. Eularian Modellemesi: Euler Yaklaşımı, sabit bir koordinat sistemi içinde kirleticilerin hareketleri ile ilişkilidir. Isının hareketi ve kütle transfer fenomeninin belirlenebildiği en yaygın yol Euler Yaklaşımı dır. Euler yaklaşımında da kirleticilerin hava kutusu adı verilen özel bir hacme sahip bir kutuda üniform olarak dağılmasıdır. 5. Yoğun Gaz Modellemesi: Kirletici gazların çok yoğun olduğu durumlarda kullanımı tercih edilen bir modelleme yaklaşımıdır Yaygın kullanılan hava dağılım modelleri Hava kalite belirleme çalışmalarında yaygın olarak EPA tarafından onaylanmış modeller kullanılmaktadır. Bu modellerin başlıcaları şöyledir; ISCST-3 (Industrial Source Complex Short Term-3) EPA tarafından geliştirilmiş olan bu model; endüstriyel kaynaktan yayılan emisyonların geniş bir alanda dağılımını hesaplayan hava kalitesi dağılım modelidir. Model; Gauss dağılımı esasına dayanmaktadır ve her kaynak ve her alıcı nokta için konsatrasyon değerlerini meteorolojik verilerin zaman aralığında verebilmektedir. 10

35 AERMOD AERMOD modeli; bir kararlı hal Gaussian dağılım modelidir. Model sabit bir kaynaktan hava kirleticilerin dağılımını hesaplamak amacıyla geliştirilmiştir. Modelin çalışması için meteroloik veriler ve emisyon envanterine ihtiyaç duyulmaktadır. Model; 3 bölümden oluşmaktadır. Bunların ilki dağılım modeli için gerekli olan atmosferik parametreleri hesaplayan AERMET tir. Daha sonra AERMOD, AERMET aracılığıyla elde edilen meteorolojik verileri kullanarak kirletici dağılımlarını simüle eder. AERMAP modulü ise dağılımın haritalandırılmasını sağlayan bölümdür CALPUFF (California Puff Model) CALPUFF; Gaussian dağılım esasına dayanan bir Lagrangian puff modelidir. Kirletici taşınımı, ıslak-kuru çökelme prosesleriyle kirleticilerin uzaklaştırılması ve kirleticilerin kimyasal reaksiyonlarla dönüşümü sırasında geçici ve mekansal olarak çeşitlilik gösteren meteorolojik koşulların etkilerinin simülasyonunu yapabilen çok tabakalı bir dağılım modelidir. CALPUFF modeli 3 temel modülden oluşmaktadır. Bu modüller sırasıyla; CALMET, CALPUFF ve CALPOST tur. CALMET: üç boyutlu hücrelere ayrılmış alan üzerinde, saatlik rüzgar ve sıcaklık alanı (haritası) oluşturan meteorolojik bir modeldir. Karışım yüksekliği, yüzey karakteristiği ve yayınım özellikleri gibi veriler de CALMET tarafından oluşturulan dosyada mevcuttur. CALPUFF ise bir taşınım ve yayılım modeli olup kaynaktan itibaren kirleticinin yayılımını simüle etmektedir. CALPUFF sonuç dosyasında her bir alıcı noktadaki konsantrasyon değerleri bulunmaktadır. Üçüncü ve son modül olan CALPOST yardımıyla bu konsantrasyonlar eş konsantrasyon eğrilerine çevrilerek harita üzerinde görsel hale getirilir. 1.6 EGEMER Doğalgaz Kombine Çevrim Santrali Egemer Elektrik Üretim A.Ş. tarafından Hatay ili, Erzin ilçesi, Aşağı Burnaz mevkiinde doğalgaz yakıtlı bir enerji santrali kurulması planlanmaktadır. Planlanan santralin ÇED süreci tamamlanmış olup Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu ndan (EPDK) enerji üretimiyle ilgili gerekli lisanslar alınmıştır. 11